[发明专利]一种基于力学原理的表面具有微结构的高弹性基体及方法

权利要求书

1.一种基于力学原理的利用表面具有微结构的高弹性基底进行应变隔离的镀膜方法，其特征在于，所述镀膜方法包括以下步骤：

1)设计在高弹性基底的表面的微结构：

微结构为在高弹性基底的表面的凸台，根据在高弹性基底上镀膜产生褶皱的基本理论，并结合薄膜的厚度和材料性质，确定凸台的高度，使得形成在微结构表面的薄膜的褶皱的离面位移为0，即满足：

其中，h_f表示薄膜的厚度，分别代表高弹性基底在x,y方向上应变；μ_f表示薄膜材料的泊松比，表示薄膜材料的平面应变模量，表示高弹性基底材料的平面应变模量，G_s表示高弹性基底材料的剪切模量，x,y分别表示微结构上x,y方向上位置；l,w分别表示微结构在x,y方向上的特征尺寸，h_s表示微结构的高度；

2)制备模具：

制备与高弹性基底表面的微结构互补的模具，模具具有凹陷，凹陷的形状与凸台的形状为形状互补，其中凹陷的深度与步骤1)中计算得出的凸台的高度一致；

3)制备表面具有微结构的高弹性基底：

利用步骤2)中制备好的模具，将液态的高弹性基底的材料浇注在模具中，然后固化，从而形成表面具有微结构的高弹性基底，凸台的上表面和下表面互相平行，并平行于高弹性基底的表面，凸台的水平形状为规则的图形；

4)在表面具有微结构的高弹性基底上进行镀膜，生长薄膜，由于微结构的应变隔离作用，将薄膜生长过程中产生的应变控制在产生褶皱的临界应变以下，从而有效避免薄膜表面产生褶皱。

2.如权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，在步骤1)中，凸台的水平形状为圆形、方形、环形和条形中的一种。

3.如权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，在步骤3)中，高弹性基底的材料采用聚二甲基硅氧烷PDMS或橡胶。

4.一种基于力学原理的表面具有微结构的高弹性基底，其特征在于，在所述高弹性基底的表面具有微结构；其中，微结构为在高弹性基底的表面的凸台；凸台的上表面和下表面互相平行，并平行于高弹性基底的表面；凸台的水平形状为规则的图形；根据在弹性基底上镀膜产生褶皱的基本理论，结合薄膜的厚度和材料性质，确定凸台的高度h_s，使得形成在微结构表面的薄膜的褶皱的离面位移为0，即满足：

其中，h_f表示薄膜的厚度，分别代表弹性基底在x,y方向上应变；μ_f表示薄膜材料的泊松比，表示薄膜材料的平面应变模量，表示弹性基底材料的平面应变模量，G_s表示弹性基底材料的剪切模量，x,y分别表示微结构上x,y方向上位置；l,w分别表示微结构在x,y方向上的特征尺寸，h_s表示微结构的高度。

5.如权利要求4所述的高弹性基底，其特征在于，所述高弹性基底采用聚二甲基硅氧烷PDMS或橡胶。

6.如权利要求4所述的高弹性基底，其特征在于，所述凸台的水平形状为圆形、方形、环形和条形中的一种。

7.一种如权利要求4所述的基于力学原理的表面具有微结构的高弹性基底用于制备柔性电子器件的用途。